JP3621568B2 - 基板洗浄装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板およびＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用ガラス基板などの各種の被処理基板に対して、洗浄処理を行う基板洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超ＬＳＩや液晶表示装置の製造工程の中で、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板のような被処理基板の表面やその表面に形成された薄膜に洗浄処理を施す工程は重要な工程の１つである。この洗浄処理工程を実施するための装置を図７に示す。
【０００３】
この装置は、たとえば上方が開放された容器状の処理室９０内に、基板Ｗを保持した状態でモータＭによって高速回転されるスピンチャック９１と、基板Ｗの上方から基板Ｗの回転中心に向けて処理液を吐出するノズル９２とを備えている。洗浄処理に際しては、１枚のウエハＷが図示しない搬送装置によって処理室９０内に搬入され、この搬入されたウエハＷがスピンチャック９１に水平に保持される。その後、スピンチャック９１が回転され、これによりスピンチャック９１に保持されたウエハＷがその中心を通る鉛直軸回りに高速回転される。そして、この高速回転されているウエハＷの上面にノズル９２から洗浄液が供給され、洗浄液による洗浄処理がウエハＷに施される。洗浄液による洗浄処理の後は、ノズル９２から純水が吐出され、ウエハＷの表面に残留している洗浄液が洗い流される。そして、純水の吐出を停止した後、ウエハＷを所定時間だけ回転させることにより、ウエハＷに付着している水分が遠心力で振り切られてウエハＷが乾燥し、乾燥したウエハＷが処理室９０から搬出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の基板洗浄装置は、ノズル９２からの純水の吐出を停止した後に所定時間だけウエハＷを回転させることによってウエハＷを乾燥させる構成であるから、ウエハＷの乾燥工程に長い時間を要し、その結果、ウエハＷの表面にウォータマークを生じる場合があった。
【０００５】
すなわち、ウエハＷの乾燥工程に長時間かかると、その乾燥処理中に、ウエハＷに付着しているＨ２ Ｏ（水）、ウエハＷの成分であるＳｉ（ケイ素）およびウエハＷの周囲の雰囲気中に含まれるＯ２ （酸素）が反応してＨ２ ＳｉＯ３ （ケイ酸）が生成される。そして、この生成されたＨ２ ＳｉＯ３ が、ウエハＷの表面から水分が蒸発した後にウォータマークとしてウエハＷの表面に残留する。
【０００６】
そこで、このウォータマークの発生を防止するために、スピンチャックに保持されたウエハＷの表面から所定間隔だけ離れた位置に、ウエハＷの表面全域を覆うような蓋部材を配置し、乾燥工程時に蓋部材とウエハＷとの間に不活性ガスを供給する構成が考えられる。この構成によれば、ウエハＷの乾燥工程時にウエハＷの表面が不活性ガスで覆われるので、上述のような化学反応によるウォータマークの発生を防止することできる。
【０００７】
しかしながら、上記の構成では、洗浄工程中にウエハＷの表面に供給された洗浄液が蓋部材に付着するため、この付着した洗浄液が乾燥したウエハＷの表面に落下するおそれがある。そして、その落下した洗浄液が乾燥した後には、ウエハＷの表面にウォータマークが形成される。
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、ウォータマークの発生を防ぐことのできる基板洗浄装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を保持し、回転駆動部により回転されるスピンチャックと、このスピンチャック上に載置されて、このスピンチャックとともに回転し、このスピンチャックに保持された基板の表面に対して所定間隔を空けてほぼ平行に対向する基板対向面を有する蓋部材と、上記スピンチャックに保持された基板に洗浄処理のための流体を供給するノズルとを備え、上記蓋部材のほぼ回転中心には、開口が貫通して形成されており、上記ノズルは、この開口を介してスピンチャックに保持された基板に洗浄処理のための流体を供給するものであることを特徴とする基板洗浄装置である。
【０００９】
この構成によれば、スピンチャックに保持された基板の表面から所定間隔だけ離間した位置に蓋部材が配置される。これにより、基板の表面に供給される洗浄処理のための流体が装置外に飛散するのが防止される。しかも、蓋部材はスピンチャックに載置されて基板とともに回転されるから、基板に供給された処理流体によって蓋部材が洗浄され、また遠心力で蓋部材に付着した処理流体を振り切って蓋部材を乾燥される。したがって、乾燥した基板の上面に蓋部材から液滴が落下して、基板が汚染されたり、落下した液滴が乾燥してウォータマークを形成したりするおそれがない。
【００１０】
さらに、蓋部材を個別に回転させるための駆動機構が不要であるから、蓋部材を回転させるための駆動機構をスピンチャックの上方に配置した構成とは異なり、装置コストの上昇や駆動機構から発生するパーティクルによる基板の汚染などの不具合を生じることがない。そのうえ、蓋部材の駆動機構が洗浄液などで腐食されるのを防止するための処置を施す手間や、駆動機構のメンテナンスに要する手間を省略することができる。
【００１１】
さらにまた、スピンチャックの回転に伴って基板および蓋部材が回転されていても、蓋部材に形成された開口を介して基板に洗浄処理流体を供給することができる。これにより、基板に洗浄処理流体を供給した後に基板を回転させる場合に比べて、洗浄処理流体を供給しながら洗浄処理を行うことができるので、効率的に基板を洗浄することができ、また、洗浄処理に要する時間を短縮することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記蓋部材を上記スピンチャックに対して載置または離隔するために、蓋部材を上記スピンチャックに対して相対的に昇降させる昇降手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置である。
この構成によれば、請求項１の構成による作用効果に加えて、昇降手段によって蓋部材をスピンチャックに対して載置／離隔することができるので、スピンチャックに対する基板の受渡しをスムーズに行うことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記昇降手段は、上記蓋部材に係合する係合部材を含み、上記ノズルは、上記係合部材に一体的に取付けられていることを特徴とする請求項２記載の基板洗浄装置である。
この構成によれば、ノズルが係合部材に一体的に設けられているので、スピンチャックに蓋部材を載置した後、スピンチャックから昇降手段を退避させることなく、直ちにノズルから洗浄処理流体を吐出させることができる。これにより、請求項２の構成に比べて、洗浄処理に要する時間をさらに短縮することができる。また、昇降手段およびノズルの駆動部の構成部品を共有化できるため、装置コストを低減することができる。
請求項４記載の発明は、基板を保持し、回転駆動部により回転されるスピンチャックと、このスピンチャック上に載置されて、このスピンチャックとともに回転し、このスピンチャックに保持された基板の表面に対して所定間隔を空けてほぼ平行に対向する基板対向面を有する蓋部材と、上記スピンチャックに保持された基板に洗浄処理のための流体を供給するノズルと、上記蓋部材を上記スピンチャックに対して載置または離隔するために、蓋部材を上記スピンチャックに対して相対的に昇降させる昇降手段とを備え、上記昇降手段は、上記蓋部材に係合する係合部材を含み、上記ノズルは、上記係合部材に一体的に取付けられていることを特徴とする基板洗浄装置である。
この構成によれば、スピンチャックに保持された基板の表面から所定間隔だけ離間した位置に蓋部材が配置される。これにより、基板の表面に供給される洗浄処理のための流体が装置外に飛散するのが防止される。しかも、蓋部材はスピンチャックに載置されて基板とともに回転されるから、基板に供給された処理流体によって蓋部材が洗浄され、また遠心力で蓋部材に付着した処理流体を振り切って蓋部材を乾燥される。したがって、乾燥した基板の上面に蓋部材から液滴が落下して、基板が汚染されたり、落下した液滴が乾燥してウォータマークを形成したりするおそれがない。
また、蓋部材を個別に回転させるための駆動機構が不要であるから、蓋部材を回転させるための駆動機構をスピンチャックの上方に配置した構成とは異なり、装置コストの上昇や駆動機構から発生するパーティクルによる基板の汚染などの不具合を生じることがない。そのうえ、蓋部材の駆動機構が洗浄液などで腐食されるのを防止するための処置を施す手間や、駆動機構のメンテナンスに要する手間を省略することができる。
さらに、昇降手段によって蓋部材をスピンチャックに対して載置／離隔することができるので、スピンチャックに対する基板の受渡しをスムーズに行うことができる。しかも、ノズルが係合部材に一体的に設けられているので、スピンチャックに蓋部材を載置した後、スピンチャックから昇降手段を退避させることなく、直ちにノズルから洗浄処理流体を吐出させることができる。これにより、洗浄処理に要する時間をさらに短縮することができる。また、昇降手段およびノズルの駆動部の構成部品を共有化できるため、装置コストを低減することができる。
なお、請求項５に記載のように、上記スピンチャックは、基板の周端面を握持する複数本のチャックピンを含み、上記蓋部材は、上記複数本のチャックピン上に載置されて保持されてもよい。
【００１４】
請求項６記載の発明は、上記洗浄処理のための流体は、基板を洗浄するための洗浄液を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板洗浄装置である。
この構成によれば、洗浄処理のための流体には洗浄液が含まれている。
なお、洗浄液としては、所定濃度のフッ酸、塩酸、硫酸、リン酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液などの薬液が純水で適当に希釈されて用いられるとよい。
【００１５】
請求項７記載の発明は、上記洗浄処理のための流体は、不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板洗浄装置である。
この構成によれば、基板の周囲の雰囲気を不活性ガスの雰囲気にすることができるので、たとえばＯ2（酸素）のような活性ガスと基板の成分であるＳｉ（ケイ素）とが反応して、その結果に生じる生成物が乾燥後の基板の表面にウォータマークとして残るといったことが防止される。特に、蓋部材と基板との間には不活性ガスを充満させることができるから、蓋部材に対向する基板表面でのウォータマークの発生を効果的に防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す断面図である。
この基板洗浄装置は、処理対象の基板であるウエハＷに対して、フッ酸などの薬液成分を含む洗浄液、純水および不活性ガスとしての窒素（Ｎ２ ）などを用いた洗浄処理を施すためのものであり、ウエハＷを水平に保持して回転させるためのスピンチャック１と、洗浄処理時にスピンチャック１に載置されてウエハＷとともに回転する蓋部材２と、蓋部材２をスピンチャック１に載置または離隔するための昇降機構３（昇降手段）と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に処理流体を供給するための処理流体供給機構４とを備えている。
【００１７】
スピンチャック１は、上方が開放された処理室５内に配置されている。処理室５は、略有底円筒状の処理カップ６と、処理カップ６の側壁部７に沿って、処理カップ６の内方に設けられた略円筒状のスプラッシュガード８とで形成されている。スプラッシュガード８は、その上端が処理カップ６を包囲する円筒状の支持部材９の上端に連結されて保持されている。また、処理カップ６およびスプラッシュガード８は、図示しない駆動機構によって、スプラッシュガード８の上端縁がスピンチャック１によるウエハＷの保持面よりも下方に位置する下方位置と、スプラッシュガード８の上端縁がスピンチャック１に保持されたウエハＷよりも上方に位置して、洗浄処理時にウエハＷから周囲に飛散する洗浄液および純水を捕獲する上方位置との間で昇降される。
【００１８】
スピンチャック１は、処理カップ６の底面中央部に挿通されたチャック軸１０と、チャック軸１０の上端に取り付けられた取付円板１１と、取付円板１１の周縁部にボルト１２によって固定された円環状のチャックベース１３と、チャックベース１３の周縁に沿って立設された複数本（この実施形態では３本）のチャックピン１４とを有している。
【００１９】
チャックピン１４の基端部には、揺動板１５が設けられている。この揺動板１５の先端は、リンクアーム１６の一端に回動自在に連結されている。リンクアーム１６の他端は、スピンチャック１の中央付近に設けられた操作円板１７に回動自在に連結されている。操作円板１７は、図外のチャック駆動機構によって、チャック軸１０まわりに所定角度範囲だけ回動されるようになっている。この構成により、操作円板１７を回動させることにより、リンクアーム１６を介して揺動板１５を揺動させることができ、その結果、チャックピン１４を鉛直軸まわりに回動させることができる。
【００２０】
チャックピン１４には、ウエハＷを下方から保持するための載置面１８と、ウエハＷの周端面を規制するための立ち上がり面１９と、立ち上がり面１９の上端縁から上方に向かうにつれて外方へ広がる傾斜面２０とが形成されている。また、立ち上がり面１９は、チャックピン１４の回動軸線に近接した第１面と、この第１面よりも回動軸線から離間した位置にある第２面とで構成されている。これにより、ウエハＷが載置面１８に載置された状態でチャックピン１４を回動させて、ウエハＷの周端面に上記第２面を対向させることでウエハＷをチャックし、またウエハＷの周端面に上記第１面を対向させることでウエハＷのチャックを開放することができる。
【００２１】
チャック軸１０には、たとえばモータなどの駆動源（図示せず）を含む回転駆動部２１が結合されている。したがって、チャックピン１４でウエハＷをチャックした状態で、回転駆動部２１によってチャック軸１０を回転させることにより、ウエハＷを水平面内で回転させることができる。
また、チャック軸１０の内部には、処理流体供給源２２から延びた処理流体供給管２３が挿通されている。処理流体供給管２３の上端は、チャック軸１０の上端から突出しており、その突出部分には、チャックピン１４に保持されたウエハＷの下面中央に向けて処理流体を吐出するための下ノズル２４が設けられている。この構成により、ウエハＷを回転させつつ下ノズル２４から洗浄液や純水などを選択的に吐出することによって、主にウエハＷの下面を洗浄することができる。
【００２２】
なお、処理カップ６の底面に設けられたノズル２８は、主としてスピンチャック１の洗浄のために、処理流体供給源２２から供給される処理流体をスピンチャック１に向けて吐出するスピンチャック洗浄用ノズルである。
この実施形態に係る基板洗浄装置では、蓋部材２がウエハＷとともにスピンチャック１に保持された状態で洗浄処理が行われる。蓋部材２の具体的な構成は、図２に示されている。蓋部材２は、鉄などの磁性体を用いて一体に形成されており、略円板状の蓋本体２９を有している。蓋本体２９は、その直径がウエハＷの回転直径（ウエハＷが回転された時にウエハＷ端面が描く円軌跡の直径）よりも大きく形成されている。蓋本体２９の周縁部には、３本のチャックピン１４にそれぞれ対応する位置に切欠３０が形成されている。また、蓋本体２９の中心部には、たとえば円形状の開口３１が貫通して形成されており、この開口３１の周縁からは、たとえば断面形状が山型の接続部３２が立設されている。また、蓋部材２の表面には、ウエハＷから飛散する洗浄液や純水などの処理流体による腐食を防ぐためにフッ素樹脂加工が施されている。
【００２３】
図３に示すように、蓋部材２は、図３における下面となる基板対向面２ａとスピンチャック１に水平保持されたウエハＷとの平行を保ちつつ、切欠３０をチャックピン１４に上方から嵌め合わせた時に、切欠３０の周縁がチャックピン１４の傾斜面２０に係止されることによって、ウエハＷと所定距離Ｈだけ上方に離間した位置に保持される。これにより、洗浄処理時においてスピンチャック１が回転されると、蓋部材２がチャックピン１４に握持されたウエハＷとともに回転する。
【００２４】
図１を参照して、蓋部材２を昇降させるための昇降機構３は、処理室５の外側に鉛直方向に沿って設けられた支持軸３３と、支持軸３３を上下動させるための駆動力を発生する昇降駆動源３４と、支持軸３３の上端から水平方向に延びたアーム３５と、アーム３５の先端下面に取り付けられた電磁石３６と、電磁石３６の下方に連結された吸着部材３７とを有している。吸着部材３７は、鉄などの磁性体を用いて蓋部材２の接続部３２とほぼ同じ外径を有する略円筒状に形成されており、スピンチャック１に保持された蓋部材２の中心を通る鉛直線３８上に配置されている。
【００２５】
この構成により、昇降駆動源３４の駆動力で支持軸３３を上下動させることにより、吸着部材３７を蓋部材２の接続部３２から離間した離間位置（図１に示す位置）と接続部３２に接触した接触位置との間で変位させることができる。また、上記したように蓋部材２が鉄などの磁性体で構成されているので、吸着部材３７を蓋部材２の接続部３２に接触させた状態で、吸着部材３７に備えられた電磁石３６への通電をオン／オフすることにより、吸着部材３７に蓋部材２を吸着／解放することができる。
【００２６】
一方、処理流体供給機構４には、ノズル揺動駆動源３８の駆動力を得て処理室５の外側に設定された鉛直軸線まわりに回動するノズル回動軸４０と、ノズル回動軸４０の上端から水平方向に延びたノズルアーム４１と、ノズルアーム４１の先端に下方に向けて取り付けられた上ノズル４２とを備えている。ノズル回動軸４０は、中空の軸で構成されており、その内部には、上ノズル４２と処理流体供給源２２とを連結する処理流体供給管４３が挿通されている。また、ノズル回動軸４０は、ノズル昇降駆動源４４の駆動力によって上下動されるようになっている。
【００２７】
この構成により、ノズル揺動駆動源３８の駆動力によってノズル回動軸４０を回動させ、ノズルアーム４１を揺動させることにより、上ノズル４２を蓋部材２の中心を通る鉛直線３８上の位置と鉛直線３８上から外れた位置との間で変位させることができる。また、上ノズル４２が鉛直線３８上に位置した状態でノズル回動軸４０を上下動させることによって、上ノズル４２を蓋部材２の開口３１から大きく離間させたり、開口３１から上方に所定間隔だけ離れた位置に接近させたりすることができる。
【００２８】
図４および図５は、洗浄処理工程の各段階における基板洗浄装置の状態を示す断面図である。
この基板洗浄装置による洗浄処理工程は、大別して、洗浄液および純水を用いてウエハＷを洗浄する洗浄工程と、洗浄工程後のウエハＷを乾燥させる乾燥工程とに分けられる。図４は、洗浄工程開始前および乾燥工程終了後の共通の状態を示し、図５は、洗浄工程および乾燥工程時の共通の状態を示している。
【００２９】
図４を参照して、処理対象であるウエハＷは、図示しない搬送ロボットによって処理室５内に搬入され、スピンチャック１の上方からチャックピン１４に形成された載置面１８（図１参照）に載置される。このとき、処理カップ６およびスプラッシュガード８は下方位置に変位されて、スプラッシュガード８の上端縁はスピンチャック１によるウエハＷの保持面よりも下方に位置しており、ウエハＷの搬入にスプラッシュガード８が邪魔になることはない。ウエハＷが載置面１８に載置されると、上述したようにチャックピン１４が所定角度だけ回動されて、チャックピン１４によってウエハＷが握持される。
【００３０】
ウエハＷがチャックピン１４に握持されると、昇降駆動源３４（図１参照）が駆動されて、離間位置で蓋部材２を吸着保持している吸着部材３７が接触位置に下降される。そして、電磁石３６への通電が遮断されて、蓋部材２の吸着部材３７への吸着が解除される。これにより、蓋部材２に形成された切欠３０（図２参照）がチャックピン１４に嵌められて、蓋部材２がチャックピン１４上に載置された状態で、蓋部材２がチャックピン１４に保持される。その後、蓋部材２を解放した吸着部材３７は、昇降駆動源３４の駆動力によって離間位置に戻される。
【００３１】
次いで、図５に示すように、処理カップ６およびスプラッシュガード８が下方位置から上方位置に変位されて、スプラッシュガード８の上端縁がスピンチャック１に保持されたウエハＷよりも上方に位置される。また、ノズル揺動駆動源３９（図１参照）が駆動されて、処理流体供給機構４のノズルアーム４１がノズル回動軸４０を中心として回動され、ノズルアーム４１に取り付けられた上ノズル４２が蓋部材２の中心を通る鉛直線３８上に変位される。その後、さらにノズルノズル昇降駆動源４４（図１参照）が駆動されて、上ノズル４２が降下し、上ノズル４２の先端が、チャックピン１４に保持された蓋部材２の開口３１から上方に所定間隔だけ離れた位置に変位される。
【００３２】
そして、洗浄工程が開始されて、回転駆動部２１（図１参照）によってチャック軸１０が高速回転され、スピンチャック１に保持されたウエハＷおよび蓋部材２がその中心を通る鉛直軸まわりに高速回転される。この高速回転されているウエハＷの上面および下面に向けて、蓋部材２の近傍に降下された上ノズル４２およびチャック軸１０の上端に配置された下ノズル２４から洗浄液が吐出され、ウエハＷの上下面が洗浄液によって洗浄される。
【００３３】
このとき、ウエハＷの側方にはスプラッシュガード８が位置しているから、ノズル４２，２４からウエハＷに供給された洗浄液は、ウエハＷの上面および下面を伝って遠心力でその周囲に飛散し、スプラッシュガード８に捕獲される。そして、スプラッシュガード８で捕獲された洗浄液は、スプラッシュガード８を伝って下方へと流れ、処理カップ６によって受け取られる。
【００３４】
また、ウエハＷから所定間隔だけ上方に離間した位置に蓋部材２が配置されているから、高速回転しているウエハＷに供給された洗浄液がウエハＷの上方に飛散して、処理室５の外部に飛び出すことが防止される。さらに、蓋部材２は、スピンチャック１に保持されてウエハＷとともに高速回転されているから、ウエハＷに供給された洗浄液が蓋部材２の下面にも付着し、その付着した洗浄液が遠心力で蓋部材２の下面を伝うことにより、蓋部材２の下面を洗浄液で洗浄することができる。
【００３５】
上述の洗浄液による洗浄処理が所定時間だけ続けられると、各ノズル２４，４２からの洗浄液の吐出が停止されて、次に各ノズル２４，４２から純水が吐出される。これにより、ウエハＷの上面および下面に純水が供給されて、ウエハＷの上面および下面に付着している洗浄液が純水によって洗い流される。また、上ノズル４２からウエハＷの上面に供給される純水によって、ウエハＷとともに回転している蓋部材２の下面に付着した洗浄液が洗い流される。
【００３６】
こうして各部に付着した洗浄液が純水によって十分に洗い流された後、各ノズル２４，４２からの純水の吐出が停止される。その後、乾燥工程が開始されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷおよび蓋部材２が高速回転されつつ、上ノズル４２からＮ２ ガスが吐出される。これにより、遠心力でウエハＷの上下面の水分が振り切られて、ウエハＷの上下面が乾燥する。このとき、ウエハＷの周囲がＮ２ ガス雰囲気で充満されるので、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したようなＯ２ （酸素）およびＳｉ（ケイ素）の反応が防止され、ウエハＷの上下面にウォータマークが発生するのを防止することができる。特に、ウエハＷの上方に蓋部材２が配置されていることにより、上ノズル４２から供給されたＮ２ ガスがウエハＷの上面付近に充満させることができるから、ウエハＷ上面（表面）のウォータマークの発生が効果的に防止される。
【００３７】
しかも、蓋部材２がウエハＷとともに高速回転されて、蓋部材２に付着している水分も振り切られて乾燥されるから、乾燥工程後のウエハＷの上面に蓋部材２から液滴が落下するおそれがない。したがって、蓋部材２から落下する液滴でウエハＷが汚染されるのが防止され、また落下した液滴が乾燥してウォータマークを形成するのを防ぐことができる。
【００３８】
上述のようにしてウエハＷが乾燥して、スピンチャック１の回転が停止されると、ノズル回動軸４０が上昇されて、上ノズル４２の先端が蓋部材２の開口３１から離間され、さらにノズル回動軸４０が回転されて、上ノズル４２が蓋部材２の中心を通る鉛直線３８上から退避される。その後、蓋部材２の離脱およびウエハＷの搬出の妨げにならないように、処理カップ６およびスプラッシュガード８が下方位置に変位される。そして、吸着部材３７が離間位置から接触位置に下降され、電磁石３６への通電により、蓋部材２が吸着部材３７に吸着される。蓋部材２が吸着部材３７に吸着した状態で、吸着部材３７が接触位置から離間位置に上昇される。その後、スピンチャック１に保持されているウエハＷが、図示しない搬送ロボットによって処理室５から搬出される。
【００３９】
以上のように本実施形態によれば、洗浄処理時には、ウエハＷから所定間隔だけ上方に離間した位置に蓋部材２が配置される。これにより、洗浄工程においては、ウエハＷの上面に供給される洗浄液や純水が上方に飛散するのが防止され、飛散した洗浄水または純水によって処理室５の外部が汚れるのが防止される。また、乾燥工程においては、特にウエハＷの上面を不活性ガスで満たすことができるから、ウエハＷ上面のウォータマークの発生を防止することができる。
【００４０】
しかも、蓋部材２はスピンチャック１に保持されてウエハＷとともに高速回転されるから、ウエハＷに供給された洗浄液によって蓋部材２の下面を洗浄することができ、また遠心力で蓋部材２を乾燥させることができる。したがって、乾燥工程後のウエハＷの上面に蓋部材２から液滴が落下して、ウエハＷが汚染されたり、落下した液滴が乾燥してウォータマークが発生したりするおそれがない。
【００４１】
さらに、蓋部材２を個別に回転させるための駆動機構が不要であるから、蓋部材２を回転させるための駆動機構をスピンチャック１の上方に配置した場合の欠点、すなわち、装置コストの上昇や駆動機構から発生するパーティクルによるウエハＷの汚染などの不具合の発生を回避することができる。そのうえ、蓋部材２の駆動機構が洗浄液などで腐食されるのを防止するための処置を施す手間や、駆動機構のメンテナンスに要する手間を省略することができる。
【００４２】
図６は、この発明の第２実施形態に係る基板洗浄装置の要部構成を示す断面図である。なお、図６において、図１に示す各部と同等の部分には、同一の参照符号を付して示し、その詳細な説明については省略する。
図６には、蓋部材４５とこの蓋部材４５を昇降させるとともにウエハＷの上面に処理流体を供給するノズル一体型昇降機構４６とが示されている。蓋部材４５は、図１に示す蓋部材２に代えて用いられるべきものであり、昇降手段としてのノズル一体型昇降機構４６は、図１に示す昇降機構３および処理流体供給機構４に代えて用いられるべきものである。この実施形態の特徴は、上述した第１の実施形態では昇降機構３および処理流体供給機構４が別々に設けられているのに対し、蓋部材４５を昇降させるための機構とウエハＷの上面に処理流体を供給するための機構が一体化されている点にある。
【００４３】
蓋部材４５は、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面とほぼ平行に対向する基板対向面４５ａを有する略円板状の蓋本体４７と、蓋本体４７の中心部に形成された開口４８の周縁から立ち上がった円筒状の接続部４９と、接続部４９の上端縁から蓋本体４７と平行に張り出したフランジ部５０とを有している。フランジ部５０の下面には、フランジ部５０の中心から所定距離だけ離れた位置に、たとえば２つの突起５１が形成されている。
【００４４】
ノズル一体型昇降機構４６には、処理室５の外側に鉛直方向に沿って設けられた支持軸５２と、支持軸５２を上下動させるための駆動力を発生する昇降駆動源５３と、支持軸５２の上端から水平方向に延びたアーム５４と、アーム５４の先端下面に取り付けられた係合部材５５とを有している。係合部材５５は、スピンチャック１に保持されたウエハＷの中心を通る鉛直線３８に沿って上下動するようになっている。
【００４５】
係合部材５５は、鉛直方向に長手の円筒状に形成されたノズル部５６と、ノズル部５６の途中部から外方に張り出した円形の上面部５７と、上面部５７の周縁から下方に垂れ下がった側面部５８と、側面部５８の下端を閉塞するように設けられた下面部５９とを含む。ノズル部５６の上端には、支持軸５２内に挿通された処理流体供給管６０の一端が接続されており、この処理流体供給管６６を介して処理流体供給源２２からノズル部５６に処理流体が供給されるようになっている。
【００４６】
下面部５９の中央部には、蓋部材４５の接続部３２よりも大きな径を有する円形開口６１が形成されている。上面部５７、側面部５８および下面部５９で区画される空間内には、蓋部材４５のフランジ部５０が収容されており、蓋部材４５の接続部４９が下面部５９の円形開口６１に挿通されている。また、ノズル部５９の中心軸と接続部４９の中心軸とはほぼ一致しており、ノズル部５６の先端を、接続部４９の上方近傍位置で接続部４９の貫通孔（開口４８）に対向させることができる。さらに、下面部５９には、蓋部材４５のフランジ部５０に形成された２つの突起５１が嵌まり込むことのできる嵌合孔６２が形成されている。
【００４７】
以上の構成により、図６（ａ）に示すように、昇降駆動源５３の駆動力によって支持軸５２が上方へ移動されて、蓋部材４５がチャックピン１４から離れた状態では、蓋部材４５のフランジ部５０に形成された突起５１が係合部材５５の下面部５９に形成された嵌合孔６２に嵌まり込み、係合部材５５によって持ち上げられた蓋部材４５が水平方向にずれることはない。
【００４８】
洗浄処理に際しては、図６（ｂ）に示すように、支持軸５２が下方へ移動されて、蓋部材４５の周縁部がチャックピン１４に係止された後、さらに微小距離だけ支持軸５２（係合部材５５）が下方に移動される。これにより、蓋部材４５に形成された突起５１が係合部材５５に形成された嵌合孔６２から抜け出し、ノズル部５６の先端が接続部４９の上方近傍位置に変位される。この状態では、蓋部材４５と係合部材５５とは接触しておらず、蓋部材４５は、スピンチャック１の回転に伴ってウエハＷとともに回転できる。また、ノズル部５６から吐出される処理流体を、蓋部材４５の接続部４９の内部（開口４８）を通してウエハＷの上面に供給することができる。
【００４９】
これにより、上述の第１実施形態と同様の作用効果を奏することができるうえに、蓋部材４５を昇降させるための機構とウエハＷの上面に処理流体を供給するための機構が一体化されているので、これらの機構を別々に設けた構成に比べて、装置を構成する部品点数が削減され、装置コストを削減することができる。また、蓋部材４５のスピンチャック１への脱着と蓋部材４５へのノズル部５６への脱着とを同時に行うことができるから、洗浄処理時の装置の動作数を削減することができ、処理時間を短縮することができる。
【００５０】
本発明の２つの実施形態の説明は以上の通りであるが、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述の第２の実施形態に係るノズル一体型昇降機構の他の構成として、第１の実施形態に係る装置に備えられた吸着部材および電磁石と一体にノズルが設けられた構成を挙げることができる。
また、第１実施形態に係る吸着部材および電磁石に代えて、第２実施形態に係る係合部材と同等の部材を設けることにより、蓋部材を昇降させる昇降手段が構成されてもよい。
【００５１】
さらに、上述の実施形態では、洗浄処理に用いられる洗浄液にはフッ酸が含まれているとしたが、必ずしもフッ酸が含まれている必要はなく、所定濃度のフッ酸、塩酸、硫酸、リン酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液などの薬液を純水で希釈したものを洗浄液として用いることができる。また、乾燥工程時に供給される不活性ガスとしてＮ２ ガスを例示しているが、たとえばヘリウムガスやアルゴンガスなどの他の不活性ガスが適用されてもよい。
【００５２】
さらに、上述の実施形態では、乾燥工程時に不活性ガスが上ノズルから吐出されるとしているが、もちろん、上ノズルおよび下ノズルの両方から不活性ガスが吐出されてもよい。
また、上述の実施形態では、ウエハを洗浄する装置を例に上げて説明したが、この発明は、液晶表示装置用ガラス基板やＰＤＰ表示装置用ガラス基板などの他の種類の被処理基板を洗浄する装置に適用することができる。
【００５３】
その他、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。
【００５４】
【発明の効果】
この発明によれば、ウォータマークの発生を防止できるので、高品質な基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図２】蓋部材の構成を示す平面図である。
【図３】蓋部材がスピンチャックに載置された状態を示す要部側面図である。
【図４】洗浄処理工程の各段階における基板洗浄装置の状態を示す断面図であり、洗浄工程開始前および乾燥工程終了後の状態が示されている。
【図５】洗浄処理工程の各段階における基板洗浄装置の状態を示す断面図であり、洗浄工程および乾燥工程時の状態が示されている。
【図６】この発明の第２実施形態に係る基板洗浄装置の要部構成を示す断面図である。
【図７】従来の基板洗浄装置の構成例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ スピンチャック
２，４５ 蓋部材
２ａ，４５ａ 基板対向面
３ 昇降機構
２２ 処理流体供給源
２４ 下ノズル
２８ スピンチャック洗浄用ノズル
２９，４７ 蓋本体
３１，４８ 開口
４２ 上ノズル
４６ ノズル一体型昇降機構
５５ 係合部材
５６ ノズル部
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板およびＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用ガラス基板などの各種の被処理基板に対して、洗浄処理を行う基板洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超ＬＳＩや液晶表示装置の製造工程の中で、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板のような被処理基板の表面やその表面に形成された薄膜に洗浄処理を施す工程は重要な工程の１つである。この洗浄処理工程を実施するための装置を図７に示す。
【０００３】
この装置は、たとえば上方が開放された容器状の処理室９０内に、基板Ｗを保持した状態でモータＭによって高速回転されるスピンチャック９１と、基板Ｗの上方から基板Ｗの回転中心に向けて処理液を吐出するノズル９２とを備えている。洗浄処理に際しては、１枚のウエハＷが図示しない搬送装置によって処理室９０内に搬入され、この搬入されたウエハＷがスピンチャック９１に水平に保持される。その後、スピンチャック９１が回転され、これによりスピンチャック９１に保持されたウエハＷがその中心を通る鉛直軸回りに高速回転される。そして、この高速回転されているウエハＷの上面にノズル９２から洗浄液が供給され、洗浄液による洗浄処理がウエハＷに施される。洗浄液による洗浄処理の後は、ノズル９２から純水が吐出され、ウエハＷの表面に残留している洗浄液が洗い流される。そして、純水の吐出を停止した後、ウエハＷを所定時間だけ回転させることにより、ウエハＷに付着している水分が遠心力で振り切られてウエハＷが乾燥し、乾燥したウエハＷが処理室９０から搬出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の基板洗浄装置は、ノズル９２からの純水の吐出を停止した後に所定時間だけウエハＷを回転させることによってウエハＷを乾燥させる構成であるから、ウエハＷの乾燥工程に長い時間を要し、その結果、ウエハＷの表面にウォータマークを生じる場合があった。
【０００５】
すなわち、ウエハＷの乾燥工程に長時間かかると、その乾燥処理中に、ウエハＷに付着しているＨ２ Ｏ（水）、ウエハＷの成分であるＳｉ（ケイ素）およびウエハＷの周囲の雰囲気中に含まれるＯ２ （酸素）が反応してＨ２ ＳｉＯ３ （ケイ酸）が生成される。そして、この生成されたＨ２ ＳｉＯ３ が、ウエハＷの表面から水分が蒸発した後にウォータマークとしてウエハＷの表面に残留する。
【０００６】
そこで、このウォータマークの発生を防止するために、スピンチャックに保持されたウエハＷの表面から所定間隔だけ離れた位置に、ウエハＷの表面全域を覆うような蓋部材を配置し、乾燥工程時に蓋部材とウエハＷとの間に不活性ガスを供給する構成が考えられる。この構成によれば、ウエハＷの乾燥工程時にウエハＷの表面が不活性ガスで覆われるので、上述のような化学反応によるウォータマークの発生を防止することできる。
【０００７】
しかしながら、上記の構成では、洗浄工程中にウエハＷの表面に供給された洗浄液が蓋部材に付着するため、この付着した洗浄液が乾燥したウエハＷの表面に落下するおそれがある。そして、その落下した洗浄液が乾燥した後には、ウエハＷの表面にウォータマークが形成される。
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、ウォータマークの発生を防ぐことのできる基板洗浄装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を保持し、回転駆動部により回転されるスピンチャックと、このスピンチャック上に載置されて、このスピンチャックとともに回転し、このスピンチャックに保持された基板の表面に対して所定間隔を空けてほぼ平行に対向する基板対向面を有する蓋部材と、上記スピンチャックに保持された基板に洗浄処理のための流体を供給するノズルとを備え、上記蓋部材のほぼ回転中心には、開口が貫通して形成されており、上記ノズルは、この開口を介してスピンチャックに保持された基板に洗浄処理のための流体を供給するものであることを特徴とする基板洗浄装置である。
【０００９】
この構成によれば、スピンチャックに保持された基板の表面から所定間隔だけ離間した位置に蓋部材が配置される。これにより、基板の表面に供給される洗浄処理のための流体が装置外に飛散するのが防止される。しかも、蓋部材はスピンチャックに載置されて基板とともに回転されるから、基板に供給された処理流体によって蓋部材が洗浄され、また遠心力で蓋部材に付着した処理流体を振り切って蓋部材を乾燥される。したがって、乾燥した基板の上面に蓋部材から液滴が落下して、基板が汚染されたり、落下した液滴が乾燥してウォータマークを形成したりするおそれがない。
【００１０】
さらに、蓋部材を個別に回転させるための駆動機構が不要であるから、蓋部材を回転させるための駆動機構をスピンチャックの上方に配置した構成とは異なり、装置コストの上昇や駆動機構から発生するパーティクルによる基板の汚染などの不具合を生じることがない。そのうえ、蓋部材の駆動機構が洗浄液などで腐食されるのを防止するための処置を施す手間や、駆動機構のメンテナンスに要する手間を省略することができる。
【００１１】
さらにまた、スピンチャックの回転に伴って基板および蓋部材が回転されていても、蓋部材に形成された開口を介して基板に洗浄処理流体を供給することができる。これにより、基板に洗浄処理流体を供給した後に基板を回転させる場合に比べて、洗浄処理流体を供給しながら洗浄処理を行うことができるので、効率的に基板を洗浄することができ、また、洗浄処理に要する時間を短縮することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記蓋部材を上記スピンチャックに対して載置または離隔するために、蓋部材を上記スピンチャックに対して相対的に昇降させる昇降手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置である。
この構成によれば、請求項１の構成による作用効果に加えて、昇降手段によって蓋部材をスピンチャックに対して載置／離隔することができるので、スピンチャックに対する基板の受渡しをスムーズに行うことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記昇降手段は、上記蓋部材に係合する係合部材を含み、上記ノズルは、上記係合部材に一体的に取付けられていることを特徴とする請求項２記載の基板洗浄装置である。
この構成によれば、ノズルが係合部材に一体的に設けられているので、スピンチャックに蓋部材を載置した後、スピンチャックから昇降手段を退避させることなく、直ちにノズルから洗浄処理流体を吐出させることができる。これにより、請求項２の構成に比べて、洗浄処理に要する時間をさらに短縮することができる。また、昇降手段およびノズルの駆動部の構成部品を共有化できるため、装置コストを低減することができる。
請求項４記載の発明は、基板を保持し、回転駆動部により回転されるスピンチャックと、このスピンチャック上に載置されて、このスピンチャックとともに回転し、このスピンチャックに保持された基板の表面に対して所定間隔を空けてほぼ平行に対向する基板対向面を有する蓋部材と、上記スピンチャックに保持された基板に洗浄処理のための流体を供給するノズルと、上記蓋部材を上記スピンチャックに対して載置または離隔するために、蓋部材を上記スピンチャックに対して相対的に昇降させる昇降手段とを備え、上記昇降手段は、上記蓋部材に係合する係合部材を含み、上記ノズルは、上記係合部材に一体的に取付けられていることを特徴とする基板洗浄装置である。
この構成によれば、スピンチャックに保持された基板の表面から所定間隔だけ離間した位置に蓋部材が配置される。これにより、基板の表面に供給される洗浄処理のための流体が装置外に飛散するのが防止される。しかも、蓋部材はスピンチャックに載置されて基板とともに回転されるから、基板に供給された処理流体によって蓋部材が洗浄され、また遠心力で蓋部材に付着した処理流体を振り切って蓋部材を乾燥される。したがって、乾燥した基板の上面に蓋部材から液滴が落下して、基板が汚染されたり、落下した液滴が乾燥してウォータマークを形成したりするおそれがない。
また、蓋部材を個別に回転させるための駆動機構が不要であるから、蓋部材を回転させるための駆動機構をスピンチャックの上方に配置した構成とは異なり、装置コストの上昇や駆動機構から発生するパーティクルによる基板の汚染などの不具合を生じることがない。そのうえ、蓋部材の駆動機構が洗浄液などで腐食されるのを防止するための処置を施す手間や、駆動機構のメンテナンスに要する手間を省略することができる。
さらに、昇降手段によって蓋部材をスピンチャックに対して載置／離隔することができるので、スピンチャックに対する基板の受渡しをスムーズに行うことができる。しかも、ノズルが係合部材に一体的に設けられているので、スピンチャックに蓋部材を載置した後、スピンチャックから昇降手段を退避させることなく、直ちにノズルから洗浄処理流体を吐出させることができる。これにより、洗浄処理に要する時間をさらに短縮することができる。また、昇降手段およびノズルの駆動部の構成部品を共有化できるため、装置コストを低減することができる。
なお、請求項５に記載のように、上記スピンチャックは、基板の周端面を握持する複数本のチャックピンを含み、上記蓋部材は、上記複数本のチャックピン上に載置されて保持されてもよい。
【００１４】
請求項６記載の発明は、上記洗浄処理のための流体は、基板を洗浄するための洗浄液を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板洗浄装置である。
この構成によれば、洗浄処理のための流体には洗浄液が含まれている。
なお、洗浄液としては、所定濃度のフッ酸、塩酸、硫酸、リン酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液などの薬液が純水で適当に希釈されて用いられるとよい。
【００１５】
請求項７記載の発明は、上記洗浄処理のための流体は、不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板洗浄装置である。
この構成によれば、基板の周囲の雰囲気を不活性ガスの雰囲気にすることができるので、たとえばＯ2（酸素）のような活性ガスと基板の成分であるＳｉ（ケイ素）とが反応して、その結果に生じる生成物が乾燥後の基板の表面にウォータマークとして残るといったことが防止される。特に、蓋部材と基板との間には不活性ガスを充満させることができるから、蓋部材に対向する基板表面でのウォータマークの発生を効果的に防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す断面図である。
この基板洗浄装置は、処理対象の基板であるウエハＷに対して、フッ酸などの薬液成分を含む洗浄液、純水および不活性ガスとしての窒素（Ｎ２ ）などを用いた洗浄処理を施すためのものであり、ウエハＷを水平に保持して回転させるためのスピンチャック１と、洗浄処理時にスピンチャック１に載置されてウエハＷとともに回転する蓋部材２と、蓋部材２をスピンチャック１に載置または離隔するための昇降機構３（昇降手段）と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に処理流体を供給するための処理流体供給機構４とを備えている。
【００１７】
スピンチャック１は、上方が開放された処理室５内に配置されている。処理室５は、略有底円筒状の処理カップ６と、処理カップ６の側壁部７に沿って、処理カップ６の内方に設けられた略円筒状のスプラッシュガード８とで形成されている。スプラッシュガード８は、その上端が処理カップ６を包囲する円筒状の支持部材９の上端に連結されて保持されている。また、処理カップ６およびスプラッシュガード８は、図示しない駆動機構によって、スプラッシュガード８の上端縁がスピンチャック１によるウエハＷの保持面よりも下方に位置する下方位置と、スプラッシュガード８の上端縁がスピンチャック１に保持されたウエハＷよりも上方に位置して、洗浄処理時にウエハＷから周囲に飛散する洗浄液および純水を捕獲する上方位置との間で昇降される。
【００１８】
スピンチャック１は、処理カップ６の底面中央部に挿通されたチャック軸１０と、チャック軸１０の上端に取り付けられた取付円板１１と、取付円板１１の周縁部にボルト１２によって固定された円環状のチャックベース１３と、チャックベース１３の周縁に沿って立設された複数本（この実施形態では３本）のチャックピン１４とを有している。
【００１９】
チャックピン１４の基端部には、揺動板１５が設けられている。この揺動板１５の先端は、リンクアーム１６の一端に回動自在に連結されている。リンクアーム１６の他端は、スピンチャック１の中央付近に設けられた操作円板１７に回動自在に連結されている。操作円板１７は、図外のチャック駆動機構によって、チャック軸１０まわりに所定角度範囲だけ回動されるようになっている。この構成により、操作円板１７を回動させることにより、リンクアーム１６を介して揺動板１５を揺動させることができ、その結果、チャックピン１４を鉛直軸まわりに回動させることができる。
【００２０】
チャックピン１４には、ウエハＷを下方から保持するための載置面１８と、ウエハＷの周端面を規制するための立ち上がり面１９と、立ち上がり面１９の上端縁から上方に向かうにつれて外方へ広がる傾斜面２０とが形成されている。また、立ち上がり面１９は、チャックピン１４の回動軸線に近接した第１面と、この第１面よりも回動軸線から離間した位置にある第２面とで構成されている。これにより、ウエハＷが載置面１８に載置された状態でチャックピン１４を回動させて、ウエハＷの周端面に上記第２面を対向させることでウエハＷをチャックし、またウエハＷの周端面に上記第１面を対向させることでウエハＷのチャックを開放することができる。
【００２１】
チャック軸１０には、たとえばモータなどの駆動源（図示せず）を含む回転駆動部２１が結合されている。したがって、チャックピン１４でウエハＷをチャックした状態で、回転駆動部２１によってチャック軸１０を回転させることにより、ウエハＷを水平面内で回転させることができる。
また、チャック軸１０の内部には、処理流体供給源２２から延びた処理流体供給管２３が挿通されている。処理流体供給管２３の上端は、チャック軸１０の上端から突出しており、その突出部分には、チャックピン１４に保持されたウエハＷの下面中央に向けて処理流体を吐出するための下ノズル２４が設けられている。この構成により、ウエハＷを回転させつつ下ノズル２４から洗浄液や純水などを選択的に吐出することによって、主にウエハＷの下面を洗浄することができる。
【００２２】
なお、処理カップ６の底面に設けられたノズル２８は、主としてスピンチャック１の洗浄のために、処理流体供給源２２から供給される処理流体をスピンチャック１に向けて吐出するスピンチャック洗浄用ノズルである。
この実施形態に係る基板洗浄装置では、蓋部材２がウエハＷとともにスピンチャック１に保持された状態で洗浄処理が行われる。蓋部材２の具体的な構成は、図２に示されている。蓋部材２は、鉄などの磁性体を用いて一体に形成されており、略円板状の蓋本体２９を有している。蓋本体２９は、その直径がウエハＷの回転直径（ウエハＷが回転された時にウエハＷ端面が描く円軌跡の直径）よりも大きく形成されている。蓋本体２９の周縁部には、３本のチャックピン１４にそれぞれ対応する位置に切欠３０が形成されている。また、蓋本体２９の中心部には、たとえば円形状の開口３１が貫通して形成されており、この開口３１の周縁からは、たとえば断面形状が山型の接続部３２が立設されている。また、蓋部材２の表面には、ウエハＷから飛散する洗浄液や純水などの処理流体による腐食を防ぐためにフッ素樹脂加工が施されている。
【００２３】
図３に示すように、蓋部材２は、図３における下面となる基板対向面２ａとスピンチャック１に水平保持されたウエハＷとの平行を保ちつつ、切欠３０をチャックピン１４に上方から嵌め合わせた時に、切欠３０の周縁がチャックピン１４の傾斜面２０に係止されることによって、ウエハＷと所定距離Ｈだけ上方に離間した位置に保持される。これにより、洗浄処理時においてスピンチャック１が回転されると、蓋部材２がチャックピン１４に握持されたウエハＷとともに回転する。
【００２４】
図１を参照して、蓋部材２を昇降させるための昇降機構３は、処理室５の外側に鉛直方向に沿って設けられた支持軸３３と、支持軸３３を上下動させるための駆動力を発生する昇降駆動源３４と、支持軸３３の上端から水平方向に延びたアーム３５と、アーム３５の先端下面に取り付けられた電磁石３６と、電磁石３６の下方に連結された吸着部材３７とを有している。吸着部材３７は、鉄などの磁性体を用いて蓋部材２の接続部３２とほぼ同じ外径を有する略円筒状に形成されており、スピンチャック１に保持された蓋部材２の中心を通る鉛直線３８上に配置されている。
【００２５】
この構成により、昇降駆動源３４の駆動力で支持軸３３を上下動させることにより、吸着部材３７を蓋部材２の接続部３２から離間した離間位置（図１に示す位置）と接続部３２に接触した接触位置との間で変位させることができる。また、上記したように蓋部材２が鉄などの磁性体で構成されているので、吸着部材３７を蓋部材２の接続部３２に接触させた状態で、吸着部材３７に備えられた電磁石３６への通電をオン／オフすることにより、吸着部材３７に蓋部材２を吸着／解放することができる。
【００２６】
一方、処理流体供給機構４には、ノズル揺動駆動源３８の駆動力を得て処理室５の外側に設定された鉛直軸線まわりに回動するノズル回動軸４０と、ノズル回動軸４０の上端から水平方向に延びたノズルアーム４１と、ノズルアーム４１の先端に下方に向けて取り付けられた上ノズル４２とを備えている。ノズル回動軸４０は、中空の軸で構成されており、その内部には、上ノズル４２と処理流体供給源２２とを連結する処理流体供給管４３が挿通されている。また、ノズル回動軸４０は、ノズル昇降駆動源４４の駆動力によって上下動されるようになっている。
【００２７】
この構成により、ノズル揺動駆動源３８の駆動力によってノズル回動軸４０を回動させ、ノズルアーム４１を揺動させることにより、上ノズル４２を蓋部材２の中心を通る鉛直線３８上の位置と鉛直線３８上から外れた位置との間で変位させることができる。また、上ノズル４２が鉛直線３８上に位置した状態でノズル回動軸４０を上下動させることによって、上ノズル４２を蓋部材２の開口３１から大きく離間させたり、開口３１から上方に所定間隔だけ離れた位置に接近させたりすることができる。
【００２８】
図４および図５は、洗浄処理工程の各段階における基板洗浄装置の状態を示す断面図である。
この基板洗浄装置による洗浄処理工程は、大別して、洗浄液および純水を用いてウエハＷを洗浄する洗浄工程と、洗浄工程後のウエハＷを乾燥させる乾燥工程とに分けられる。図４は、洗浄工程開始前および乾燥工程終了後の共通の状態を示し、図５は、洗浄工程および乾燥工程時の共通の状態を示している。
【００２９】
図４を参照して、処理対象であるウエハＷは、図示しない搬送ロボットによって処理室５内に搬入され、スピンチャック１の上方からチャックピン１４に形成された載置面１８（図１参照）に載置される。このとき、処理カップ６およびスプラッシュガード８は下方位置に変位されて、スプラッシュガード８の上端縁はスピンチャック１によるウエハＷの保持面よりも下方に位置しており、ウエハＷの搬入にスプラッシュガード８が邪魔になることはない。ウエハＷが載置面１８に載置されると、上述したようにチャックピン１４が所定角度だけ回動されて、チャックピン１４によってウエハＷが握持される。
【００３０】
ウエハＷがチャックピン１４に握持されると、昇降駆動源３４（図１参照）が駆動されて、離間位置で蓋部材２を吸着保持している吸着部材３７が接触位置に下降される。そして、電磁石３６への通電が遮断されて、蓋部材２の吸着部材３７への吸着が解除される。これにより、蓋部材２に形成された切欠３０（図２参照）がチャックピン１４に嵌められて、蓋部材２がチャックピン１４上に載置された状態で、蓋部材２がチャックピン１４に保持される。その後、蓋部材２を解放した吸着部材３７は、昇降駆動源３４の駆動力によって離間位置に戻される。
【００３１】
次いで、図５に示すように、処理カップ６およびスプラッシュガード８が下方位置から上方位置に変位されて、スプラッシュガード８の上端縁がスピンチャック１に保持されたウエハＷよりも上方に位置される。また、ノズル揺動駆動源３９（図１参照）が駆動されて、処理流体供給機構４のノズルアーム４１がノズル回動軸４０を中心として回動され、ノズルアーム４１に取り付けられた上ノズル４２が蓋部材２の中心を通る鉛直線３８上に変位される。その後、さらにノズルノズル昇降駆動源４４（図１参照）が駆動されて、上ノズル４２が降下し、上ノズル４２の先端が、チャックピン１４に保持された蓋部材２の開口３１から上方に所定間隔だけ離れた位置に変位される。
【００３２】
そして、洗浄工程が開始されて、回転駆動部２１（図１参照）によってチャック軸１０が高速回転され、スピンチャック１に保持されたウエハＷおよび蓋部材２がその中心を通る鉛直軸まわりに高速回転される。この高速回転されているウエハＷの上面および下面に向けて、蓋部材２の近傍に降下された上ノズル４２およびチャック軸１０の上端に配置された下ノズル２４から洗浄液が吐出され、ウエハＷの上下面が洗浄液によって洗浄される。
【００３３】
このとき、ウエハＷの側方にはスプラッシュガード８が位置しているから、ノズル４２，２４からウエハＷに供給された洗浄液は、ウエハＷの上面および下面を伝って遠心力でその周囲に飛散し、スプラッシュガード８に捕獲される。そして、スプラッシュガード８で捕獲された洗浄液は、スプラッシュガード８を伝って下方へと流れ、処理カップ６によって受け取られる。
【００３４】
また、ウエハＷから所定間隔だけ上方に離間した位置に蓋部材２が配置されているから、高速回転しているウエハＷに供給された洗浄液がウエハＷの上方に飛散して、処理室５の外部に飛び出すことが防止される。さらに、蓋部材２は、スピンチャック１に保持されてウエハＷとともに高速回転されているから、ウエハＷに供給された洗浄液が蓋部材２の下面にも付着し、その付着した洗浄液が遠心力で蓋部材２の下面を伝うことにより、蓋部材２の下面を洗浄液で洗浄することができる。
【００３５】
上述の洗浄液による洗浄処理が所定時間だけ続けられると、各ノズル２４，４２からの洗浄液の吐出が停止されて、次に各ノズル２４，４２から純水が吐出される。これにより、ウエハＷの上面および下面に純水が供給されて、ウエハＷの上面および下面に付着している洗浄液が純水によって洗い流される。また、上ノズル４２からウエハＷの上面に供給される純水によって、ウエハＷとともに回転している蓋部材２の下面に付着した洗浄液が洗い流される。
【００３６】
こうして各部に付着した洗浄液が純水によって十分に洗い流された後、各ノズル２４，４２からの純水の吐出が停止される。その後、乾燥工程が開始されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷおよび蓋部材２が高速回転されつつ、上ノズル４２からＮ２ ガスが吐出される。これにより、遠心力でウエハＷの上下面の水分が振り切られて、ウエハＷの上下面が乾燥する。このとき、ウエハＷの周囲がＮ２ ガス雰囲気で充満されるので、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したようなＯ２ （酸素）およびＳｉ（ケイ素）の反応が防止され、ウエハＷの上下面にウォータマークが発生するのを防止することができる。特に、ウエハＷの上方に蓋部材２が配置されていることにより、上ノズル４２から供給されたＮ２ ガスがウエハＷの上面付近に充満させることができるから、ウエハＷ上面（表面）のウォータマークの発生が効果的に防止される。
【００３７】
しかも、蓋部材２がウエハＷとともに高速回転されて、蓋部材２に付着している水分も振り切られて乾燥されるから、乾燥工程後のウエハＷの上面に蓋部材２から液滴が落下するおそれがない。したがって、蓋部材２から落下する液滴でウエハＷが汚染されるのが防止され、また落下した液滴が乾燥してウォータマークを形成するのを防ぐことができる。
【００３８】
上述のようにしてウエハＷが乾燥して、スピンチャック１の回転が停止されると、ノズル回動軸４０が上昇されて、上ノズル４２の先端が蓋部材２の開口３１から離間され、さらにノズル回動軸４０が回転されて、上ノズル４２が蓋部材２の中心を通る鉛直線３８上から退避される。その後、蓋部材２の離脱およびウエハＷの搬出の妨げにならないように、処理カップ６およびスプラッシュガード８が下方位置に変位される。そして、吸着部材３７が離間位置から接触位置に下降され、電磁石３６への通電により、蓋部材２が吸着部材３７に吸着される。蓋部材２が吸着部材３７に吸着した状態で、吸着部材３７が接触位置から離間位置に上昇される。その後、スピンチャック１に保持されているウエハＷが、図示しない搬送ロボットによって処理室５から搬出される。
【００３９】
以上のように本実施形態によれば、洗浄処理時には、ウエハＷから所定間隔だけ上方に離間した位置に蓋部材２が配置される。これにより、洗浄工程においては、ウエハＷの上面に供給される洗浄液や純水が上方に飛散するのが防止され、飛散した洗浄水または純水によって処理室５の外部が汚れるのが防止される。また、乾燥工程においては、特にウエハＷの上面を不活性ガスで満たすことができるから、ウエハＷ上面のウォータマークの発生を防止することができる。
【００４０】
しかも、蓋部材２はスピンチャック１に保持されてウエハＷとともに高速回転されるから、ウエハＷに供給された洗浄液によって蓋部材２の下面を洗浄することができ、また遠心力で蓋部材２を乾燥させることができる。したがって、乾燥工程後のウエハＷの上面に蓋部材２から液滴が落下して、ウエハＷが汚染されたり、落下した液滴が乾燥してウォータマークが発生したりするおそれがない。
【００４１】
さらに、蓋部材２を個別に回転させるための駆動機構が不要であるから、蓋部材２を回転させるための駆動機構をスピンチャック１の上方に配置した場合の欠点、すなわち、装置コストの上昇や駆動機構から発生するパーティクルによるウエハＷの汚染などの不具合の発生を回避することができる。そのうえ、蓋部材２の駆動機構が洗浄液などで腐食されるのを防止するための処置を施す手間や、駆動機構のメンテナンスに要する手間を省略することができる。
【００４２】
図６は、この発明の第２実施形態に係る基板洗浄装置の要部構成を示す断面図である。なお、図６において、図１に示す各部と同等の部分には、同一の参照符号を付して示し、その詳細な説明については省略する。
図６には、蓋部材４５とこの蓋部材４５を昇降させるとともにウエハＷの上面に処理流体を供給するノズル一体型昇降機構４６とが示されている。蓋部材４５は、図１に示す蓋部材２に代えて用いられるべきものであり、昇降手段としてのノズル一体型昇降機構４６は、図１に示す昇降機構３および処理流体供給機構４に代えて用いられるべきものである。この実施形態の特徴は、上述した第１の実施形態では昇降機構３および処理流体供給機構４が別々に設けられているのに対し、蓋部材４５を昇降させるための機構とウエハＷの上面に処理流体を供給するための機構が一体化されている点にある。
【００４３】
蓋部材４５は、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面とほぼ平行に対向する基板対向面４５ａを有する略円板状の蓋本体４７と、蓋本体４７の中心部に形成された開口４８の周縁から立ち上がった円筒状の接続部４９と、接続部４９の上端縁から蓋本体４７と平行に張り出したフランジ部５０とを有している。フランジ部５０の下面には、フランジ部５０の中心から所定距離だけ離れた位置に、たとえば２つの突起５１が形成されている。
【００４４】
ノズル一体型昇降機構４６には、処理室５の外側に鉛直方向に沿って設けられた支持軸５２と、支持軸５２を上下動させるための駆動力を発生する昇降駆動源５３と、支持軸５２の上端から水平方向に延びたアーム５４と、アーム５４の先端下面に取り付けられた係合部材５５とを有している。係合部材５５は、スピンチャック１に保持されたウエハＷの中心を通る鉛直線３８に沿って上下動するようになっている。
【００４５】
係合部材５５は、鉛直方向に長手の円筒状に形成されたノズル部５６と、ノズル部５６の途中部から外方に張り出した円形の上面部５７と、上面部５７の周縁から下方に垂れ下がった側面部５８と、側面部５８の下端を閉塞するように設けられた下面部５９とを含む。ノズル部５６の上端には、支持軸５２内に挿通された処理流体供給管６０の一端が接続されており、この処理流体供給管６６を介して処理流体供給源２２からノズル部５６に処理流体が供給されるようになっている。
【００４６】
下面部５９の中央部には、蓋部材４５の接続部３２よりも大きな径を有する円形開口６１が形成されている。上面部５７、側面部５８および下面部５９で区画される空間内には、蓋部材４５のフランジ部５０が収容されており、蓋部材４５の接続部４９が下面部５９の円形開口６１に挿通されている。また、ノズル部５９の中心軸と接続部４９の中心軸とはほぼ一致しており、ノズル部５６の先端を、接続部４９の上方近傍位置で接続部４９の貫通孔（開口４８）に対向させることができる。さらに、下面部５９には、蓋部材４５のフランジ部５０に形成された２つの突起５１が嵌まり込むことのできる嵌合孔６２が形成されている。
【００４７】
以上の構成により、図６（ａ）に示すように、昇降駆動源５３の駆動力によって支持軸５２が上方へ移動されて、蓋部材４５がチャックピン１４から離れた状態では、蓋部材４５のフランジ部５０に形成された突起５１が係合部材５５の下面部５９に形成された嵌合孔６２に嵌まり込み、係合部材５５によって持ち上げられた蓋部材４５が水平方向にずれることはない。
【００４８】
洗浄処理に際しては、図６（ｂ）に示すように、支持軸５２が下方へ移動されて、蓋部材４５の周縁部がチャックピン１４に係止された後、さらに微小距離だけ支持軸５２（係合部材５５）が下方に移動される。これにより、蓋部材４５に形成された突起５１が係合部材５５に形成された嵌合孔６２から抜け出し、ノズル部５６の先端が接続部４９の上方近傍位置に変位される。この状態では、蓋部材４５と係合部材５５とは接触しておらず、蓋部材４５は、スピンチャック１の回転に伴ってウエハＷとともに回転できる。また、ノズル部５６から吐出される処理流体を、蓋部材４５の接続部４９の内部（開口４８）を通してウエハＷの上面に供給することができる。
【００４９】
これにより、上述の第１実施形態と同様の作用効果を奏することができるうえに、蓋部材４５を昇降させるための機構とウエハＷの上面に処理流体を供給するための機構が一体化されているので、これらの機構を別々に設けた構成に比べて、装置を構成する部品点数が削減され、装置コストを削減することができる。また、蓋部材４５のスピンチャック１への脱着と蓋部材４５へのノズル部５６への脱着とを同時に行うことができるから、洗浄処理時の装置の動作数を削減することができ、処理時間を短縮することができる。
【００５０】
本発明の２つの実施形態の説明は以上の通りであるが、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述の第２の実施形態に係るノズル一体型昇降機構の他の構成として、第１の実施形態に係る装置に備えられた吸着部材および電磁石と一体にノズルが設けられた構成を挙げることができる。
また、第１実施形態に係る吸着部材および電磁石に代えて、第２実施形態に係る係合部材と同等の部材を設けることにより、蓋部材を昇降させる昇降手段が構成されてもよい。
【００５１】
さらに、上述の実施形態では、洗浄処理に用いられる洗浄液にはフッ酸が含まれているとしたが、必ずしもフッ酸が含まれている必要はなく、所定濃度のフッ酸、塩酸、硫酸、リン酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液などの薬液を純水で希釈したものを洗浄液として用いることができる。また、乾燥工程時に供給される不活性ガスとしてＮ２ ガスを例示しているが、たとえばヘリウムガスやアルゴンガスなどの他の不活性ガスが適用されてもよい。
【００５２】
さらに、上述の実施形態では、乾燥工程時に不活性ガスが上ノズルから吐出されるとしているが、もちろん、上ノズルおよび下ノズルの両方から不活性ガスが吐出されてもよい。
また、上述の実施形態では、ウエハを洗浄する装置を例に上げて説明したが、この発明は、液晶表示装置用ガラス基板やＰＤＰ表示装置用ガラス基板などの他の種類の被処理基板を洗浄する装置に適用することができる。
【００５３】
その他、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。
【００５４】
【発明の効果】
この発明によれば、ウォータマークの発生を防止できるので、高品質な基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図２】蓋部材の構成を示す平面図である。
【図３】蓋部材がスピンチャックに載置された状態を示す要部側面図である。
【図４】洗浄処理工程の各段階における基板洗浄装置の状態を示す断面図であり、洗浄工程開始前および乾燥工程終了後の状態が示されている。
【図５】洗浄処理工程の各段階における基板洗浄装置の状態を示す断面図であり、洗浄工程および乾燥工程時の状態が示されている。
【図６】この発明の第２実施形態に係る基板洗浄装置の要部構成を示す断面図である。
【図７】従来の基板洗浄装置の構成例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ スピンチャック
２，４５ 蓋部材
２ａ，４５ａ 基板対向面
３ 昇降機構
２２ 処理流体供給源
２４ 下ノズル
２８ スピンチャック洗浄用ノズル
２９，４７ 蓋本体
３１，４８ 開口
４２ 上ノズル
４６ ノズル一体型昇降機構
５５ 係合部材
５６ ノズル部
Claims (7)
- 基板を保持し、回転駆動部により回転されるスピンチャックと、
このスピンチャック上に載置されて、このスピンチャックとともに回転し、このスピンチャックに保持された基板の表面に対して所定間隔を空けてほぼ平行に対向する基板対向面を有する蓋部材と、
上記スピンチャックに保持された基板に洗浄処理のための流体を供給するノズルとを備え、
上記蓋部材のほぼ回転中心には、開口が貫通して形成されており、
上記ノズルは、この開口を介してスピンチャックに保持された基板に洗浄処理のための流体を供給するものであることを特徴とする基板洗浄装置。 - 上記蓋部材を上記スピンチャックに対して載置または離隔するために、蓋部材を上記スピンチャックに対して相対的に昇降させる昇降手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
- 上記昇降手段は、上記蓋部材に係合する係合部材を含み、
上記ノズルは、上記係合部材に一体的に取付けられていることを特徴とする請求項２記載の基板洗浄装置。 - 基板を保持し、回転駆動部により回転されるスピンチャックと、
このスピンチャック上に載置されて、このスピンチャックとともに回転し、このスピンチャックに保持された基板の表面に対して所定間隔を空けてほぼ平行に対向する基板対向面を有する蓋部材と、
上記スピンチャックに保持された基板に洗浄処理のための流体を供給するノズルと、
上記蓋部材を上記スピンチャックに対して載置または離隔するために、蓋部材を上記スピンチャックに対して相対的に昇降させる昇降手段とを備え、
上記昇降手段は、上記蓋部材に係合する係合部材を含み、
上記ノズルは、上記係合部材に一体的に取付けられていることを特徴とする基板洗浄装置。 - 上記スピンチャックは、基板の周端面を握持する複数本のチャックピンを含み、
上記蓋部材は、上記複数本のチャックピン上に載置されて保持されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板洗浄装置。 - 上記洗浄処理のための流体は、基板を洗浄するための洗浄液を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板洗浄装置。
- 上記洗浄処理のための流体は、不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板洗浄装置。
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